饮水思源

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Bootloader就是启动加载程序的意思，uClinux启动离不开引导程序。Bootloader是在操作系统运行之前执行的一段自举程序。通过这段小程序，用以初始化硬件设备、改变处理器运行模式、重组中断向量表和建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。

 

U-Boot全称Das U-Boot-universal bootloader，是由DENX SoftwareEngineering的Wolfgang Denk维护一种通用的Bootloader。U-Boot被认为是功能最多、最具弹性以及开发最积极的开放源码bootloader，可以方便地移植到各种硬件平台上。

Blackfin uClinux网站上提供了U-Boot在Blackfin上的移植。（http://blackfin.uclinux.org/gf/project/u-boot/）。笔者从其网站上下载了u-boot-1.1.6-2008R1.5.tar.bz2的源码，并将其复制到/home/uclinux/bootldr目录，使用TAR命令将其解压到u-boot-1.1.6-2008R1.5文件夹（下文简称u-boot-1.1.6）。

在开始移植前请参考Blackfin Linux Docs章节的bootloader部分。该手册介绍的针对Blackfin移植的一般步骤。为了对硬件底层寄存器进行设置，还需要参考Blackfin的Hardware Reference Manual（可在ADI公司网站下载，笔者下载的是3.4版本，下文引用页码以这个版本为准）。针对特定版本的U-Boot，Readme文档也许是最好的参考资料，它位于u-boot源码文件夹下。U-Boot的官方网站也提供非常详尽的文档资料（http://www.denx.de/wiki/U-Boot/Documentation）。

U-Boot代码一般分为stage1和stage2两大部分、stage1依赖于CPU体系结构如设备初始化代码，常用汇编语言编写已达到短小精悍，提高系统运行效率的目的。它主要包括在u-boot-1.1.6/cpu/blackfin文件夹中的Start.s和Start1.s文件。Stage1的入口函数从Start.s开始，通常开始包含以下步骤：

（1） 基本硬件初始化，为随后执行kernel准备好基本的硬件环境。包括：屏蔽所有中断，引导装载程序的执行过程中不必执行任何中断，中断屏蔽可通过写cpu的终端屏蔽寄存器或状态寄存器实现；设置CPU速度和时钟频率，初始化pll；RAM初始化，初始化内存控制器的各个寄存器；初始化UART，向串口打印U-Boot的字符信息；关闭cpu内部指令，数据cache。

（2） 为加载U-Boot的stage2准备RAM空间，通常stage2置于整个RAM空间的最顶层1MB空间。

（3） 拷贝U-Boot的stage2到RAM。判断是否是FLASH运行，如果是就将stage2的代码拷贝至TEXT BASE处。将stage2安排到RAM空间的最顶层1MB是推荐的方法。

（4） 设置堆栈指针sp，为C语言代码执行做好准备。

（5） 跳转至cpu_init_f（在cpu.c文件中）的C语言代码入口点。

此阶段的程序流程图如下：

“在start.s的最后，CPU初始化已经完成，需要进入第二阶段的执行。它会将_cpu_init_f函数指针写入到INT15的向量表中，然后用raise 15进入下一阶段的运行，这是因为CPU复位之后处于RESET中断的状态，这是优先级很高的一个中断，在这种情况下，虽然可以对CPU进行完全的操作（Supervisor mode），但是却无法响应其它的中断请求。因此start.s将自身跳到中断15再运行，这样同时可以响应其它的中断，CPU也仍然处在Supervisor mode，可以进行完整的控制。”

Stage2主要包括lib-Blackfin/board.c 和cpu.c中cpu_init_f、board_init_f函数以及common/main.c中的main_loop函数。按照初始化顺序如下：

（1） 初始化中断、串口、RTC、定时器等

（2） 初始化Flash。

（3） 初始化用以动态分配heap的内存

（4） 初始化SPI、NAND FLASH。

（5） 初始化MAC Address、IP Address

（6） 设备初始化。

（7） 进入 mainloop() 函数循环。

主要设备初始化完成后，需要启动控制台，即命令行模式。由mainloop()函数解析输入命令、执行命令、输出信息。在默认情况下，mainloop()会等待bootcmd环境变量说设定的自动运行的命令（比如setenv bootcmd bootm 0x2000 0000），引导flash特定地址中的嵌入式操作系统。

 

移植过程中需要修改或创建下列文件或目录。

顶层Makefile、MAKEALL 和 MAINTAINERS 文件

目标板配置文件:include/config/mybf532.h

目标板目录:boards/mybf532/

1.顶层编译文件

Makefile

在顶层Makefile中添加你的板子，找到Blackfin设置，一般在设置文件结尾，仿照原有设置添加你的目标板设置，笔者将自己的目标板称作mybf532，设置如下：

mybf532_config : unconfig

@$(MKCONFIG) $(@:_config=) blackfin bf533 mybf532

2.电路板设置文件

将当前目录定位至U-Boot源码文件夹下的include/configs目录

cd include/configs

将bf533-stamp.h设置文件作为模板，复制一份为mybf532.h（文件名与你板的名称相同）

cp bf533-stamp.h mybf532.h

修改mybf532.h中设置。

将其中的_CONFIG_BF533_STAMP_H_改成_CONFIG_MYBF532_H_。

添加宏定义#define CONFIG_MYBF532 1

根据你板上时钟频率修改CONFIG_CLKIN_HZ，笔者板上使用27MHz有源晶振，设置如下：

#define CONFIG_CLKIN_HZ 27000000

设置PLL倍频因子，CCLK_DIV系统时钟分频因子、SCLK_DIV总线分频因子。笔者设置如下：

#define CONFIG_VCO_MULT 12

/* CONFIG_CCLK_DIV controls what the core clock divider is */

/* Values can be 1, 2, 4, or 8 ONLY */

#define CONFIG_CCLK_DIV 1

/* CONFIG_SCLK_DIV controls what the peripheral clock divider is */

/* Values can range from 1-15 */

#define CONFIG_SCLK_DIV 7

对应的PLL频率27MHz*12 = 324MHz, 内核频率324/1 = 324MHz, 外部总线频率324/7 = 46MHz

进行网络设置：网卡IP地址、子网掩码、网关IP、服务器IP(SERVERIP即你主机的IP地址)、目标板HOSTNAME、ROOTPATH

#define CONFIG_IPADDR 10.21.11.67

#define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0

#define CONFIG_GATEWAYIP 10.21.11.254

#define CONFIG_SERVERIP 10.21.11.65

#define CONFIG_HOSTNAME HHBF532

#define CONFIG_ROOTPATH /bf1/rootfs

以上是笔者的设置。

由于BF1有两块网卡而笔者开发板只有一块，将#define CONFIG_NET_MULTI的值改为 0（即只有一块网卡）。

SDRAM设置：SIZE（SDRAM的大小MBYTE为单位）、ADD_WITH（地址线宽度）、CFG_MENTSET_START（存储器测试开始地址）、CFG_MEMTEST_END（存储器测试结束地址）、CFG_LOAD_ADDR（缺省内核加载地址）、CGF_SDRAM_BASE（SDRAM起始地址）、CFG_MAX_RAM_SIZE（SDRAM最高地址）。笔者设置如下：

#define CONFIG_MEM_SIZE 32

#define CONFIG_MEM_ADD_WDTH 9

#define CONFIG_MEM_MT48LC16M16A2TG_7E 1

#define CFG_MEMTEST_START 0x00000000

#define CFG_MEMTEST_END 0x01EFFFFF

#define CFG_LOAD_ADDR 0x01000000

#define CFG_SDRAM_BASE 0x00000000

#define CFG_MAX_RAM_SIZE 0x02000000

修改监视程序提示符：CFG_PROMPT

修改网卡物理地址使其与你的板子相符：

#define CONFIG_DM9000_BASE 0x20300000

修改网卡IO、DATA（状态控制寄存器）地址：

#define DM9000_IO CONFIG_DM9000_BASE

#define CONFIG_DM9000_IO 0x20300000

#define DM9000_DATA (CONFIG_DM9000_BASE+4)、

修改FLASH的基地址，为了从NOR FLASH引导，该地址必须从0x2000 0000开始（也就是NOR FLASH从Bank0开始编址）。

#define CFG_FLASH_BASE 0x20000000

修改FLASH的Sector（扇区），参见相关FLASH的datasheet。

#define CFG_MAX_FLASH_SECT 35

设置环境变量（U-Boot中的ENV变量）在FLASH中存放地址，必须以一个Sector的起始地址开始：

#define CFG_ENV_ADDR 0x201f0000

设置环境变量大小及存放环境变量的Sector空间大小：

#define CFG_ENV_SIZE 0x10000

#define CFG_ENV_SECT_SIZE 0x10000

设置软件I2C管脚，根据你的目标板而定：

#define PF_SCL PF9

#define PF_SDA PF8

3.电路板设置目录

将当前目录切换至U-boot源代码目录下board子目录，拷贝bf533-stamp目录为mybf532。将mybf532中以bf533-stamp.c开始的文件改名为mybf532。

修改mybf532.c文件。将包含头文件#include “bf1.h”该成include “mybf532.h”。

修改相应printf()函数输出信息。

移植DM9000A驱动程序，移植BF537 NAND驱动。

设置工作结束，依次执行

make clean

make mybf532_config

make

命令完成编译。如果编译不出错，会在u-boot源码目录下生成上面提到的7个以u-boot开头的文件。如果错误根据提示，根据提示作相应修改，知道编译通过为止。

将编译生成的U-Boot文件烧写至NOR FLASH芯片，复位开发板，如果一设置切正确，U-Boot将被引导，如图21所示：

 

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